Łożysko Casimira
Tomek
Po przypadkowym natrafieniu na artykuł o sile Casimira zastanawiam się, czy
możnaby wykorzystać to zjawisko do zbudowania łożyska, które składałoby się
z dwóch cylindrów włożonych jeden w drugi i oddalonych od sebie na tyle, aby
siła Casimira utrzymywała je w stałej odległości od siebie.
1. Nie wiem czy dziś jest to w ogóle możliwe technicznie, no i
2. czy taki układ byłby 'dobrym' łożyskiem - to znaczy czy działanie siły
utrzymującej go w stabilnym stanie nie powodowałoby zbyt dużego oporu aby
można było to łożysko 'kręcić'.
3. Jeśli pierwsze dwa punkty nie stanowiłyby problemu to dalej - jaki nacisk
na takie łożysko możnaby przyłożyć aby układ nadal działał ? To znaczy jak
poważne zastosowania mogłby mieć takie łożysko ? Laboratoryjne czy
przemysłowe ?
Proszę o pomoc w rozważaniach, zwłaszcza od strony liczenia sił działajacych
w proponowanym układzie (samodzielnym i obciążonym).
pozdrawiam
Tomek
Tomasz Dryjanski
Za Wikipedią:
Wzór ten jest prawdziwy tylko dla płyt wykonanych z idealnie gładkiego
przewodnika, który pracuje jak lustro odbijające fale o wszystkich
długościach bez strat. Dodatkowym warunkiem jest ochłodzenie płyt do
temperatury zera absolutnego.
Efekt Casimira jest obserwowalny dopiero wtedy, kiedy odległość między
płytami jest mniejsza od milionowej części metra (1 ?m). Nawet w takiej
sytuacji siła pomiędzy płytami o powierzchni metra kwadratowego jest rzędu
dziesięciomilionowej części newtona (10-7N). Efekt Casimira jest wyraźnie
obserwowalny w mikroskali.
Pierwsze próby pomiaru siły przyciągania wywołanej efektem Casimira wykonał
w roku 1958 Marcus Spaarnay w Labolatorium Philipsa w Eindhoven. Jednak
ówczesna technologia nie była w stanie potwierdzić istnienia tak nikłego
oddziaływania. Dopiero w roku 1997 Steve Lamoreaux pracujący na
Uniwersytecie im. Waszyngtona (ang. University of Washington) w Seatle
zdołał dokonać pomiarów potwierdzających teorię z błędem rzędu 5%.
Rozwój technologii MEMS spowodował wkroczenie stosowanej techniki w obszar
działania efektu Casimira. Siły pojawiające się na skutek oddziaływania
próżni stają się wyraźne dla obiektów mających rozmiary rzędu mikrometrów.
Pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside (ang. University of
California at Riverside) Umar Mohideen wraz z zespołem naukowców w roku 2002
wykonał kolejne doświadczenie potwierdzające efekt Casimira. z błędem 1%.
T. D.
Tomek
"Tomasz Dryjanski" <tdryjansk...@hotmail.com> wrote in message
news:dbfp2p$og2$1...@atlantis.news.tpi.pl...
Panie Tomku,
trochę mnie zaskoczył ten cytat z Wikipedii bez słowa komentarza. Dziękuję
za niego jednak informacje w nim zawarte są nie do końca zgodne z prawdą.
Otóż wymaganie na temperaturę zera bezwzględnego jest nieprawdą - prawdą
natomiast jest to, że siła ta pojawia się nawet w kompletnej próżni, w
temperaturze zera bezwzględnego gdzie jak długo sądzono jest 'pusto'.
Podobnie (choć tu jest inaczej) rzecz ma się z idealną płaskością płyt. Jest
to ideał w którym wyniki eksperymentalne będą najbardziej zbieżne z wzorami.
Nic jednak nie stoi na przeszkodzie oby co najmniej jedna z płyt była....
kulą ! Na dowód tego polecam artykuł
http://physicsweb.org/articles/world/15/9/6 w którym m.in. można znaleźć
wzmiankę o doświadczeniu tego samego Pana Umara Mohideen'a o którym pisze
Wikipedia, polegającym na zbliżaniu kuli do płaskiej płyty (eksperyment
mierzący siłę Casimira z błędem około 1%).
Mikroskala tego zjawiska jest natomiast jak najbardziej prawdziwa - stąd
moje pytanie o techniczne możliwości realizacji takiego układu. Dalej (po
rozwiązaniu tego problemu) są to już rozważania zbliżone do układu dwóch
magnesów o kształcie rury włożonych jeden w drugi tak że wewnętrzna
powierzchnia większego przyciąga się z zewnętrzną powierzchnią mniejszego.
Czy obrót wewnętrznym (lub zewnętrznym) magnesem w stosunku do drugiego
wymaga siły i jakiej ? Jaką siłą można 'zepsuć' ten układ przez złączenie
rur ? To jest inny opis tego samego problemu, może będzie bardziej
namacalny.
pozdrawiam
Tomek
Tomasz Dryjanski
> za niego jednak informacje w nim zawarte są nie do końca zgodne z prawdą.
Przepraszam, już się poprawiam.
Efekt jest nieomal niemierzalny, nawet po uwzględnieniu nieścisłości
i przeinaczeń zawartych w artykule. Dlatego z inżynierskiego punktu
widzenia takie łożysko byłoby chyba mało użyteczne. Nawet niewielkie
niedokładności wykonania niweczyłyby cały efekt.
T. D.
Krzysztof Rudnik
> Witam wszystkich grupowiczów
>
> Po przypadkowym natrafieniu na artykuł o sile Casimira zastanawiam się,
> czy możnaby wykorzystać to zjawisko do zbudowania łożyska, które
> składałoby się z dwóch cylindrów włożonych jeden w drugi i oddalonych od
> sebie na tyle, aby siła Casimira utrzymywała je w stałej odległości od
> siebie.
sila Casimira (o ile dobrze doczytalem) to przyciaganie, w dodatku
slabnace z d^4.
>
> 1. Nie wiem czy dziś jest to w ogóle możliwe technicznie, no i
> 2. czy taki układ byłby 'dobrym' łożyskiem - to znaczy czy działanie siły
> utrzymującej go w stabilnym stanie nie powodowałoby zbyt dużego oporu aby
> można było to łożysko 'kręcić'.
Takie lozysko nie mialoby stabilnego stanu - bylaby to rownowaga chwiejna
- kazde odchylenie spowodowaloby 'spadek' walu na panewke.
Poniewaz zadaniem lozyska jest wlasnie przenoszenie sil bez
wprowadzania momentu hamujacego, IMHO takie cos nie
bedzie dzialac.
Krzysiek Rudnik